¿PERO QUÉ HA PASADO CON EL KILO?

Hace poco que ha habido una perturbación en la Fuerza: la definición de kilogramo ha cambiado.

¿Cómo? ¿Eso significa que voy a pesar menos? ¿o que voy a pesar más? ¿o... qué? Tranquilo, no hay de qué alarmarse...

Vamos a situarnos un poco. El kilogramo es la unidad básica de masa del Sistema Internacional de Unidades (SI), y su patrón se define como la masa que tiene el prototipo internacional, compuesto de una aleación de platino e iridio, que se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas en Sèvres, cerca de París. SIN EMBARGO, esta definición cambiará el 20 de mayo de 2019. Es decir: la primavera empieza con el cambio del kilo.

Pero... ¿qué significa realmente este cambio?

Pues bien, resulta que hace unos años se iniciaron gestiones para realizar la definición de un patrón de kilogramo mediante leyes físicas. Esto se produjo ya que el prototipo internacional variaba con el paso del tiempo debido a su deterioro. Tras años de investigación se llegó a un consenso común a principios de 2011: el método que se utilizaría sería el de la constante de Planck. El 16 de noviembre de 2018, la 26.ª Conferencia General de Pesos y Medidas anunció que la definición del kilogramo pasaría a estar ligada con la constante de Planck. La constante de Planck pasará a ser definida como 6.62607015×10−34 kg⋅m2⋅s−1, quedando el kilogramo definido a partir de esta y, consecuentemente, a partir de otras dos unidades básicas del SI, el segundo y el metro. De esta manera, se podrán calibrar los distintos patrones del kilogramo repartidos por el mundo empleando una balanza de Watt y el nuevo valor de la constante.

Si no lo has comprendido del todo no te preocupes (aún hay gente intentando comprender la línea temporal de Regreso al Futuro II), Aquí tienes un vídeo que resolverá tus dudas por completo:

¿Y esto en qué me afecta?

Pues que te tendrás que estudiar la nueva definición. Aparte de eso solo te tienes que preocupar por este cambio si trabajas en la Oficina Internacional de Medidas (o si eres profesor de física o química).

FUENTES

Kilogramo. (2018, 17 de noviembre). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: 18:06, noviembre 24, 2018 desde https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Kilogramo&oldid=112074021.

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LA CIENCIA DETRÁS DE SALEM'S LOT

Un niño escucha un ruido proveniente de su ventana en mitad de la noche. Al mirar se encuentra a otro chico fuera pidiéndole entrar. ¿Qué hay de raro en esto? Pues que el chico que se encuentra fuera de la casa lleva días muerto y está flotando en el aire. Es un vampiro.

Este es uno de los pasajes más memorables de "El misterio de Salem's Lot" de Stephen King. Posteriormente, la novela fue adaptada a una miniserie (1979), la cual tuvo un remake en 2004. Pero, ¿qué hay de cierto detrás de todo esto?

Fotograma de "El misterio de Salem's Lot" (1979)

Desde luego, hay algunos síntomas vampíricos que son completamente irreales como flotar o que el individuo en cuestión no pueda entrar en una casa si los dueños de la misma no le dejen pasar (a menos que sea una versión vampiresca de Sheldon Cooper). Sin embargo existen patologías en las que se encuentran síntomas fuertemente asociados al mito del vampiro, como la palidez, la sensibilidad a la luz, la intolerancia al ajo...

Tuberculosis

La tuberculosis es una enfermedad pulmonar causada por la bacteria Mycobacterium tuberculosis.

Los infectados se muestran extremadamente pálidos, suelen evitar la luz del sol y tosen sangre.

También se propaga rápidamente, lo cual coincide con la rápida propagación de la población vampírica en la novela.

Rabia

¿Pero el de la rabia no era Cujo? Pues sí, además de que esta enfermedad coincide con la que sufre el personaje de otra de las novelas de Stephen King, la rabia puede relacionarse fácilmente con los vampiros. El virus que lo provoca ataca al sistema nervioso central, lo que provoca un cambio en el ánimo y en el comportamiento (como pasa con Cujo) de los pacientes. Además, las víctimas sufren espasmos musculares que pueden conducir a toser sangre. También produce insomnio, lo cual explica que el vampiro se asocie a la noche.

Catalepsia

La catalepsia produce la rigidez de los músculos y una disminución de la frecuencia cardíaca y respiratoria, llevando a creer que la víctima está muerta. Actualmente, existen las herramientas y procedimientos para determinar si el paciente ha fallecido o ha sufrido un episodio cataléptico.

Antiguamente, la gente solo se basaba en la apariencia para determinar si el individuo había fallecido. Por lo tanto, es común encontrar relatos de personas que "se han levantado de entre los muertos".

Pelagra

Esta en enfermedad se debe al consumo de maíz (no, "Los chicos del maíz" no tiene que ver con esta patología) sin un tratamiento apropiado, por lo que se produce una falta de niacina (vitamina B3). Esto conlleva a hipersensibilidad a la luz solar (en el manuscrito original de la novela, uno de los vampiros moría por exposición a esta luz), provocando fácilmente piel escamosa (de ahí su nombre, pelle agra, "piel agria" en castellano). Síntomas clínicos de esta patología son el insomnio, la agresividad y la demencia.

Porfiria

Esta es la patología que presenta más características de los vampiros. En realidad es un término que se usa para varias enfermedades causadas por irregularidades en la producción del grupo hemo, fundamental para el transporte de oxígeno por la sangre. Algunas formas de esta afección conducen a la deposición de toxinas en la piel. Los pacientes de esta enfermedad a menudo son sensibles a la luz debido a que se activan estas toxinas y cuando esto ocurre corroen la piel, causando ampollas y erosiones en labios y encías. Estos factores podrían dar lugar a un aspecto cadavérico, aversión a la luz del sol e incluso colmillos afilados, que asociamos directamente con los vampiros. El trastorno también es capaz de causar convulsiones, trances y alucinaciones que pueden durar días o semanas.

También produce intolerancia a alimentos con alto contenido en azufre como el ajo.

Como hemos visto, estas enfermedades podrían haber causado la propagación del mito del vampiro. Sin embargo, aún hay características que son mero fruto de la ficción.

NOTA: imágenes de las patologías no han sido incluidas para evitar herir la sensibilidad del lector al igual que no se ha mostrado este vídeo (pero si es de tu interés pincha en él).

FUENTES
King, S. (2007). El misterio de Salem's Lot. Barcelona: Debolsillo.
King, S. (1998). Cujo. Barcelona: RBA.
Gil, J. (25 octubre, 2016). Patologías vampíricas. [Web post blog]. Recuperado de: https://radicalbarbatilo.blogspot.com/2016/10/patologias-vampiricas-halloweenrb.html

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LA ESPECTROMETRÍA EN LOS ANÁLISIS QUÍMICOS

La espectroscopia o espectrometría óptica es una técnica de análisis que se basa en la interacción de la luz con la materia que proporciona información, cualitativa y cuantitativa, de una sustancia objeto de estudio.

En 1800 W. Herschel, cuando se dio cuenta que "más allá" del rojo había una luz invisible al ojo humano pero detectable por su calor. Esto es lo que hoy denominamos infrarrojos.

Un año después, J. Ritter encontró otra radiación solar invisible más allá del violeta que no generaba calor pero ennegrecía el cloruro de plata. Esto es lo que actualmente se conoce como ultravioleta.

Alrededor de 1870, Maxwell y Hertz demostraron que las ondas electromagnéticas en vez de ser materiales, son electromagnéticas. Esto permitió el descubrimiento de las microondas, los rayos X y los rayos Y..

Si se ordenan en un gráfico todos estos tipos de radiaciones, se obtiene el espectro de la radiación electromagnética. Comúnmente se ordenan de forma creciente. Hay varios tipos de espectrometrías: atómica, infrarroja, de masas...

Espectroscopía atómica

Los átomos aislados pueden emitir y absorber radiación electromagnética. Para explicar esto hay que recurrir a la teoría cuántica: cuando los átomos son excitados (buscad el término excitación cuántica en Wikipedia) mediante una fuente de energía externa emiten luz. Si descomponemos y analizamos dicha luz se obtiene un espectro de emisión óptica. Sin embargo, si se analiza el espectro se luz que ha atravesado los átomos se consigue un espectro de absorción atómica.

Estos espectros son discontinuos ya que no contienen todas las frecuencias sino solo algunas. A cada espectro le corresponde en el espectro una fina raya que se denomina línea (se esforzaron mucho en ponerle nombre). Las líneas de emisión son brillantes sobre fondo negro y las de absorción son negras sobre fondo luminoso. La anchura de estas líneas determina qué elemento químico es (algo así como su carnet de identidad). Si analizamos las líneas de un espectro atómico detectamos el número de elementos presentes en la muestra (análisis cualitativo). Si además se mide la intensidad de las líneas se obtiene con precisión la proporción elemental (análisis cuantitativo). Pincha aquí para una experiencia interactiva con estos espectros.

Espectroscopía IR

Los átomos de una molécula vibran cuando se excitan por medio de una fuente que les comunique la energía adecuada debido a que los enlaces atómicos no son rígidos y se alargan, contraen y flexionan. La luz infrarroja posee la frecuencia y energía precisas para provocar vibraciones moleculares.

Cada enlace tiene una frecuencia de vibración característica. De este modo, si se ilumina un compuesto desconocido con radiación IR, cada tipo de enlace presente en él absorbe su frecuencia característica, lo que da lugar a una serie de banda que constituyen su espectro de absorción IR.

A diferencia de los espectros atómicos, se obtienes zonas mucho más anchas de absorción que se denominan bandas del espectro de absorción IR. Si comparamos las bandas del espectro de absorción IR con los valores de frecuencias propias del enlace se obtienen la fórmula estructural del compuesto que se analiza. Esta es la técnica que más se utiliza para la identificación molecular.

Espectroscopía de masas

No todas las técnicas espectroscópicas se basan en la interacción luz-materia. El método más usado actualmente es la espectrometría de masas. El espectro que se obtiene no es una serie de radiaciones electromagnéticas, sino de fragmentos de materia. 

Si una partícula cargada de masa m penetra perpendicularmente y con velocidad v en un campo magnético se ve sometida a una fuerza magnética de valor Fm, que obliga a la partícula a describir una trayectoria circular. En el espectrómetro de masas, una minúscula muestra se vaporiza e introduce en una zona donde se somete a un bombardeo de electrones muy energéticos. La muestra se fragmenta y genera iones positivos cuyo tamaño varía según requiera el análisis. Los iones formados así son acelerados eléctricamente y colimados por rendijas que forman un haz estrecho que penetra en un potente campo magnético donde se descompone. Por último, los iones separados llegan al detector y este genera un espectro de masas donde la posición de las líneas indica la masa y la altura su masa relativa. Pese a que esta técnica es muy destructiva (ya que la muestra se consume), permite detectar las pequeñas diferencias de masa que producen los isótopos que la muestra contiene (análisis isotópico).

FUENTES
Zubiaurre, S. Vílchez, J.M. y Arsuaga, J.Mª (2015). Física y Química 1º Bachillerato. Madrid: ANAYA.

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LAS BASES DE LA QUÍMICA: WURTZ VS BERTHELOT

A principios del siglo XIX, el científico John Dalton (sí, es el mismo que descubrió el daltonismo) exponía su teoría atómica, consolidando así la química moderna creada por Lavoisier.

Sin embargo, no todos veían la teoría atómica de Dalton desde el mismo punto de vista (el chiste sale solo), ya que en Francia supuso un gran enfrentamiento entre dos científicos: Wurtz (defensor de la teoría atómica) y Berthelot (retractor de la idea de los átomos).

¿Qué ocurrió?: un gran químico de la época: Jean-Baptiste Dumas, rechaza la teoría atómica argumentando que asumir la existencia del átomo me lleva a la convicción de que la Química se apartará de la experimentación y nos llevará sin guía por un camino de tinieblas, consiguiendo que se retire la palabra átomo de todos los libros de química. Más tarde, Wurtz empieza a divulgar la teoría atómica ayudándose de bolas de colores. Sin embargo, Berthelot (un hater de la vieja escuela) rechaza la teoría atómica diciendo que la ciencia no puede basarse en hipótesis o en la existencia de partículas invisibles. 

Esta discusión tuvo un claro ganador científicamente hablando: Wurtz. Sin embargo, en el momento de la muerte de ambos  (Wurtz murió en 1884 y Berthelot en 1907) ninguno había conseguido demostrar su teoría del todo.

                                                                          Berthelot                            Wurtz

FUENTES
Zubiaurre, S. Vílchez, J.M. y Arsuaga, J.Mª (2015). Física y Química 1º Bachillerato. Madrid: ANAYA.

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LOS PREMIOS NOBEL 2018

Estamos de celebración. Hace unos días que se anunciaron los ganadores del tan codiciado premio Nobel de física y del de química, de los que voy a hablar brevemente. 

Los ganadores del Nobel de Física son Arthur Ashkin, Gérard Mourou y Donna Strickland.

Su trabajo ha consistido en las denominadas "pinzas ópticas" por parte de Ashkin y en "pulsos ópticos ultracortos de alta intensidad" por parte de Mourou y de Strickland. A los tres se les ha reconocido el premio "por sus investigaciones revolucionarias en el campo de la física laser".

Si quieres saber más pincha aquí.

Respecto al Nobel de Química, los ganadores han sido Frances Arnold, George Smith y Sir Gregory Winter.

El trabajo de Arnold ha consistido en "la evolución dirigida de las enzimas" y el de Smith y Winter en "la presentación de fagos". 

Para más información pincha aquí.

Cabe destacar el gran impacto que ha causado el hecho de haber dos mujeres ganadoras, siendo  Strickland la tercera en ganar un Nobel de física y Arnold la quinta en conseguir el de química.

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VENOM: ¿QUÉ ES LA SIMBIOSIS?

Quizás hayas visto la película Venom. En ella aparecen unos bichos alienígenas a los que llaman simbiontes. Lo que quizás no sepas es que esto es un término científico real.

Para entender este término debemos antes saber unas cuantas cosas respecto a las relaciones de los seres vivos. Dichas relaciones se dividen en dos grandes grupos: intraespecíficas (es decir, entre organismos de la misma especie) e interespecíficas (entre organismos de distintas especies). Dentro de estos grupos se pueden abarcar dos subgrupos: beneficiosas y perjudiciales.

Vamos a centrarnos en las interespecíficas beneficiosas, en concreto en una que se denomina simbiosis. Esta consiste en la asociación mutua de dos individuos con beneficios para ambos organismos (que se denominan simbiontes). Por supuesto esto no hace que dichos organismos se conviertan en monstruos gigantes que hablan en plural. Un verdadero ejemplo de simbiosis es el liquen.

Si qiueres saber más sobre este tema échale un vistazo a este vídeo:

Así que cuando leas un cómic del personaje, veas su película (no te lo aconsejo), o por algún motivo poco razonable hagas un revisionado de Spider-Man 3 recordad que se basa levemente en la realidad.

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SOBRE LA DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA

Quizás estaréis pensando por qué este blog se llama EL FOTÓN DUAL. Como ya comenté en la entrada de presentación, el título hace referencia a un fenómeno cuántico denominado dualidad onda-partícula o dualidad onda-corpúsculo.

Para entender este concepto, debemos remontarnos al siglo XVIII, cuando se mantenía un gran debate sobre si la luz estaba formada por partículas o por ondas. Esto se debía a que el modelo clásico de la luz (que establecía que estaba formada por partículas) no podía explicar fenómenos como la difracción o la refracción. Por lo tanto, un grupo de reconocidos científicos de la época (como por ejemplo René Descartes) presentaron su modelo en el que se concebía a la luz como una onda, dando pie a esta discusión. 

Más tarde, en 1801, Thomas Young decidió realizar un experimento para salir de dudas y descubrir si la luz estaba formada por ondas o partículas. Este experimento se denomina experimento de Young o experimento de la doble rendija. Sin embargo, en vez de describir dicho experimento, os pongo aquí un vídeo en el cual se explica de una forma más amena que en cualquier descripción escrita:

Como veis, los resultados parecen ser obtenidos a veces por una partícula y a veces por una onda.

Esto hizo que se planteara la teoría de que la luz se comporta tanto como una onda como una partícula denominada fotón, dando lugar a la dualidad onda-partícula.

Sin embargo, aunque el experimento resolvió bastantes dudas sobre la luz, también planteó cuestiones cuyas respuestas serían los pilares de la denominada mecánica cuántica.

También se ha llegado a plantear una solución más exacta del experimento de la doble rendija, aunque todos estos temas se tratarán en próximas entradas.

FUENTES
Santaolalla, J. (2016). El bosón de Higgs no te va a hacer la cama. La física como nunca te la han contado. Madrid: La esfera de libros.

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SOBRE LA TABLA PERIÓDICA

A lo mejor os preguntáis, ¿qué es la tabla periódica? Pues es esa especie de tabla (perdón por la redundancia) con palabras raras que siempre aparece en la agenda o que te encuentras en las láminas de estudio de la librería. También es la cortina de la ducha de los protagonistas de Big Bang Theory. Aún así pongo aquí una imagen para aclarar esto del todo:

La tabla incluye todos los elementos químicos que se han encontrado hasta ahora ordenados horizontalmente por orden creciente de número atómico y uniéndolos verticalmente según características comunes. Entonces ahora viene la pregunta: ¿cómo se hizo esta famosa tabla? 

Obviamente no se hizo así:

Entonces, ¿cómo se creó? Para esto (parafraseando a Doc Brown) debemos volver atrás, a 1869. En esta época el químico ruso Dimitri Meneléyev creó el primer modelo de la tabla periódica con los elementos descubiertos en esa época, dejando huecos para rellenarlos con los elementos descubiertos posteriormente. En 1971, Mendeléyev publicó una segunda versión de la tabla en la que cambia el orden de los elementos en función de los hidruros y óxidos que pueden formar dichos elementos, además de otros cambios.

Como podemos observar, la tabla no tiene la misma forma que ahora, debido a que la nueva disposición se introdujo durante los años 20.

Si hacemos una simple operación, hallamos que el año que viene (2019) es el 150 aniversario de la tabla. Además, se cumplen 100 años desde la fundación de la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Por dichos motivos, Naciones Unidas ha reconocido dicho año como el Año Internacional de la Tabla Periódica. Ya sólo queda esperar.

Pincha aquí para ver y descargar la tabla periódica personalizada del blog.

FUENTES
Zubiaurre, S. Vílchez, J.M. y Arsuaga, J.Mª (2015). Física y Química 1º Bachillerato. Madrid: ANAYA.

Echadle un vistazo a esta lista de reproducción (todavía en desarrollo) de @BreakingVlad. Es simplemente genialhttps://t.co/LbA7HY58p3

— Rubén L. (@fotondual) October 19, 2018

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SOBRE EL MÉTODO CIENTÍFICO

Debido a que este blog es de ciencia, un dato fundamental para su comprensión es entender qué es el método científico. Y dicho esto, ¿qué es el método científico?

Cuando se observa cierto fenómeno en el medio que nos rodea, normalmente queremos darle una explicación  y por lo tanto planteamos una hipótesis (básicamente: una idea que explica un fenómeno) que posteriormente debe ser contrastada. Así, cuando el gobernador de Siracusia le encargó a Arquímedes (ojo, esta anécdota no está contrastada al 100%, pero todo el mundo la da por real y no soy quién para juzgarles) que averiguase cómo se podría saber si la corona que le habían hecho era de oro puro, el científico decidió darse un baño para pensar. Durante el baño se fijó en que al entrar en la bañera el nivel del agua ascendía (esta es la observación de la que estaba hablando) y formuló la hipótesis siguiente: al sumergir un cuerpo en un líquido, el nivel de dicho líquido aumenta en proporción al volumen del cuerpo. A continuación salió corriendo desnudo por toda la polis griega (esto se lo podía permitir, ya que no existían fotografías ni internet donde pudieran avergonzarlo). Una vez que se le pasó la alegría, comprobó que la hipótesis probando con diversos objetos. Tras ver que así era, dio a conocer este ahora llamado principio de Arquímedes. 

¿Qué podemos sacar en claro de esta anécdota? Pues el ya comentado método científico, que pongo aquí abajo para que quede aún más claro:

Ahora vamos a ver qué características tiene este método (esta es la parte en la que parece un libro de texto, pero no se me ocurre ninguna idea mejor de plasmarlo):

1. Es un método hipotético-deductivo, ya que se plantea una hipótesis y se deducen sus consecuencias, para luego comprobar si dicha hipótesis es cierta.
2.  Es un método racional, ya que la lógica juega una parte clave en el proceso.
3. Es analítico debido a que se estudian las hipótesis mediante experimentos para comprobar su veracidad.
4. Es claro, preciso y puede ser llevado a cabo por cualquiera ya que es una versión avanzada del clásico "ensayo-error". 

Sin embargo, este proceso puede llevar a caminos insospechados. Por ejemplo, Alexander Fleming se fue unas semanas de vacaciones, dejándose descubierta sin querer una placa con bacterias que estaba estudiando (la versión científica de dejarse la luz encendida). Cuando llegó descubrió que en la placa se hallaba un hongo que impedía la formación de bacterias, lo que le llevó a crear la penicilina. Esto (hallar algo mientras se busca otra cosa) se conoce serendipia.

Cuando una una hipótesis es aceptada por la comunidad científica, esta pasa a ser una teoría. Si además esta es demostrada, se convierte en una ley científica.

Si queréis ver una explicación un poco más completa del método científico y con varios ejemplos mirad este vídeo:

Vale, ya sabemos lo que es el método científico. Así que vamos a la siguiente pregunta:
¿Qué es la ciencia?

La ciencia es un campo de estudio que se rige por el método que acabo de explicar, por lo tanto si alguien presenta un trabajo como si fuera científico sin seguir todos los pasos no es ciencia. Obvio, ¿verdad? Pues por lo que parece hay mucha gente que no ve esto tan claro y se gasta medio sueldo en "tratamientos científicamente demostrados" que luego resultan no serlo. Esto es a grandes rasgos la llamada pseudociencia.

Para que alguien sea científico es necesario que éste posea unos amplios conocimientos de la materia que se dedique a estudiar y, sobre todo, que tenga un título universitario (a ser posible un doctorado, ya que es comúnmente la titulación más alta en una carrera).

Según sus usos la ciencia puede ser básica (es por pura curiosidad sin aparentemente ninguna aplicación práctica) o aplicada (sirve para diversos campos, como la tecnología). Según si realiza o no experimentos para comprobar sus hipótesis será formal (no usa experimentos, ya que por la naturaleza del campo de estudio es imposible. Un gran ejemplo son las matemáticas) o experimental (su propio nombre lo indica).

Y para terminar...

En definitiva, si algo se saca en claro de esta entrada es que para que sea posible la ciencia es necesario el método científico y, por lo tanto todo el mundo debería conocerlo (cosa que desgraciadamente no es así).

FUENTES
Zubiaurre, S. Vílchez, J.M. y Arsuaga, J.Mª (2015). Física y Química 1º Bachillerato. Madrid: ANAYA.
Calle, D (2018). ¿Cuánto pesan las nubes? Y otras sencillas preguntas y sus respuestas científicas. Barcelona: Plaza y Janés.

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